Tinh thể thời gian có thể cung cấp năng lượng cho đồng hồ lượng tử siêu chính xác thế hệ tiếp theo

Một nghiên cứu lý thuyết gần đây đề xuất rằng tinh thể thời gian—một trạng thái vật chất đặc biệt được đặc trưng bởi mẫu lặp lại theo thời gian thay vì không gian—có thể cho phép đồng hồ lượng tử với độ chính xác cao hơn so với đồng hồ nguyên tử hiện nay sử dụng laser. Khác với đồng hồ nguyên tử truyền thống, vốn dựa vào các hệ thống phức tạp và tiêu tốn nhiều năng lượng liên quan đến laser để kích thích nguyên tử và đo tần số quang học ổn định của chúng, tinh thể thời gian tạo ra một nhịp điệu nội tại tự duy trì mà không cần cung cấp năng lượng liên tục từ bên ngoài. Dao động nội tại này phát sinh từ sự phá vỡ tự phát đối xứng dịch chuyển thời gian, có thể mang lại cơ chế đo thời gian đơn giản và ổn định hơn, đặc biệt hữu ích cho việc đo các khoảng thời gian cực ngắn. Các nhà nghiên cứu đã mô phỏng một hệ thống gồm 100 hạt lượng tử với hai trạng thái spin có thể có và so sánh hai pha hoạt động: pha truyền thống được điều khiển từ bên ngoài và pha tinh thể thời gian với dao động tự sinh. Phân tích của họ cho thấy trong khi độ chính xác của pha truyền thống nhanh chóng suy giảm ở độ phân giải thời gian tinh vi hơn, pha tinh thể thời gian duy trì độ bền và chính xác cao hơn đáng kể. Điều này gợi ý rằng tinh thể thời gian có thể vượt trội hơn các thiết kế đồng hồ lượng tử hiện có bằng cách cung cấp tín hiệu tham chiếu ổn định hơn.